(57)【要約】  商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）であって、内部にスクリュコンプレッサ（１０）のスクリュロータ（１６，１８）が配置されているロータケーシング（２０ｂ）と、ケーシングカバー（２０ａ）と、このケーシングカバー（２０ａ）の出口側に配置されていて、上昇管路（３６）を備えた空気出口管（３４）とを有しており、空気出口管（３４）は少なくとも１つのオイル分離手段を有している。
2019529804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）であって、内部に前記スクリュコンプレッサ（１０）のスクリュ（１６，１８）が配置されているケーシングカバー（２０ａ）と、前記ケーシングカバー（２０ａ）の出口側に配置されていて、上昇管路（３６）を備えた空気出口管（３４）とを有しており、前記空気出口管（３４）は少なくとも１つのオイル分離手段を有している、商用車用のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項２】
前記オイル分離手段は、オイル戻し案内開口（１００）を有している、請求項１記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項３】
前記オイル戻し案内開口（１００）は、前記空気出口管（３４）の内部をオイルパン（２２ａ）に接続している、請求項２記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項４】
前記空気出口管（３４）は付設部（３４ａ）を有しており、前記付設部により前記空気出口管（３４）は前記ケーシングカバー（２０ａ）に接続されており、前記オイル戻し案内開口（１００）は前記付設部（３４ａ）の領域に、または前記付設部（３４ａ）に隣接して配置されている、請求項２または３記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項５】
前記オイル戻し案内開口（１００）は１つの穴である、請求項２から４までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項６】
前記空気出口管（３４）は少なくとも部分的に円錐状に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【請求項７】
前記上昇管路（３６）は端部側で円錐状に形成されている、請求項６記載のスクリュコンプレッサ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用車用のスクリュコンプレッサに関する。
【０００２】
従来技術により既に、商用車用のスクリュコンプレッサが公知である。このような形式のスクリュコンプレッサは、例えば商用車のブレーキシステムのために必要な圧縮空気を準備するために使用される。
【０００３】
この関連で特に、オイルが充填されたコンプレッサ、特にスクリュコンプレッサも公知であり、このようなコンプレッサでは、オイル温度の制御が課題である。オイル温度の制御は通常、オイルが充填されたコンプレッサおよびオイル循環路に温度調整弁を介して接続されている外部のオイルクーラを設けることにより実施される。この場合、オイルクーラは、互いに分離された２つの循環路を有する熱交換器であって、高温の流体、すなわちコンプレッサオイル用の第１の循環路と、冷却流体用の第２の循環路とが設けられている。冷却流体としては例えば、空気、凍結防止剤を含む混合水、またはその他のオイルを使用することができる。
【０００４】
そしてこのオイルクーラは、管路またはホースを介してコンプレッサオイル循環路に接続されなければならず、オイル循環路は漏れに対して防護されていなければならない。
【０００５】
さらに、この外部の容積には、オイルを充填しなければならないので、オイルの総量も増大される。これによりシステム慣性は増大される。さらに、オイルクーラは、周囲に存在している保持体、または別個の保持体によって、機械的に収納されて取り付けられなければならず、このことは付加的な取付け手段、ひいては構成スペースも必要とする。
【０００６】
米国特許第４７８００６１号明細書（US 4,780,061）により既に、組み込まれたオイル冷却部を備えたスクリュコンプレッサが公知である。
【０００７】
さらに、独国特許出願公開第３７１７４９３号明細書（DE 37 17 493 A1）には、コンパクトなケーシング内に配置されたスクリュ圧縮機装置が開示されており、このスクリュ圧縮機装置は、スクリュコンプレッサの電気モータ上にあるオイルクーラを有している。
【０００８】
冒頭で述べた形式のスクリュコンプレッサは例えば既に独国特許発明第１０２００４０６０４１７号明細書（DE 10 2004 060 417 B4）により公知である。
【０００９】
そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式の商用車用のスクリュコンプレッサを改良して、特に、スクリュコンプレッサによって圧縮された流体、特に空気がオイル分離装置に到る前に既に最初のオイル分離を行うことができるようにすることである。
【００１０】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた商用車用のスクリュコンプレッサにより解決される。これによると、商用車用のスクリュコンプレッサであって、内部にスクリュコンプレッサのスクリュが配置されているケーシングカバーと、ケーシングカバーの出口側に配置されていて、上昇管路を備えた空気出口管とを有しており、空気出口管は少なくとも１つのオイル分離手段を有している、商用車用のスクリュコンプレッサが設けられている。
【００１１】
本発明の根底を成す思想は、スクリュコンプレッサにおいて、ケーシングカバーの出口側、および例えば空気もしくはその他の流体を圧縮するために用いられるスクリュの出口側で既に、最初のオイル分離を実施するというものである。この最初のオイル分離は、従来のオイル分離装置によって行われるのではなく、圧縮された流体、特に圧縮された空気を、ロータケーシングから外へ出す、もしくはスクリュによる圧縮後にさらにスクリュコンプレッサにおいて導出する空気出口管によって既に行われる。
【００１２】
空気出口管において、ここで既に行われるこのようなオイル分離により、オイル分離の効率を著しく改善することができる。これにより、事前に既に最初のオイル分離が行われるので、オイル分離装置は場合によっては異なる寸法および設計にすることができる。
【００１３】
さらに、オイル分離手段はオイル戻し案内開口を有していることが考えられる。このようなオイル戻し案内開口は例えば、空気出口管の壁に設けられた開口であってよく、この開口から、空気出口管の壁に結露したオイルが流出することができる。
【００１４】
特にオイル戻し案内開口は、空気出口管の内部をオイルパンに接続することができる。これにより既に、簡単なオイル戻し案内が可能となる。
【００１５】
さらに、空気出口管は付設部を有しており、付設部により空気出口管はケーシングカバーに接続されており、オイル戻し案内開口は付設部の領域に、または付設部に隣接して配置されていることが考えられる。これにより、オイル戻し案内開口を比較的直接的に、ケーシングカバーの出口への接続部に、すなわち空気出口管が取り付けられている個所に配置することができる。したがって、場合によってはそこに既に結露しているオイルを、ここから直接空気出口管へと導出することができる。
【００１６】
オイル戻し案内開口は１つの単純な穴として形成することができる。これにより、オイル戻し案内開口の簡単な組み込みと同時に簡単な位置決めも可能となる。
【００１７】
さらに、空気出口管は少なくとも部分的に円錐状に形成されている。空気出口管の円錐状の形成により、重力作用によりオイル粒子を空気から取り除くことができ、さらにオイル粒子が空気出口管から離れるのを阻止することができる。
【００１８】
特に、上昇管路は端部側で円錐状に形成されていてよい。上昇管路のこのような形式の拡開により、重力作用によりオイル粒子と液滴とを空気から取り除く作用を改善することができる。これにより除去されたオイル粒子は、落下して空気出口管へと戻り、空気出口管の付設部に隣接する領域で集まり、ここからオイル戻し案内開口を介してオイルパンへと流れて戻る。
【００１９】
本発明のさらなる詳細および利点は、図示した実施例につき詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるスクリュコンプレッサの概略的な断面図である。
【図２】図１のスクリュコンプレッサの、空気出口管を備えたスクリュコンプレッサのロータケーシングの詳細を示す斜視図である。
【図３】図２の空気出口管を示す斜視断面図である。
【００２１】
図１には、本発明の実施例によるスクリュコンプレッサ１０が概略的な断面図で示されている。
【００２２】
スクリュコンプレッサ１０は、このスクリュコンプレッサ１０を、ここには図示されていない電気モータに機械的に取り付けるための取付けフランジ１２を有している。
【００２３】
しかしながら入力軸１４は示されており、この入力軸を介して、電気モータからトルクが両スクリュ１６および１８のうちの一方に、すなわちスクリュ１６に伝達される。
【００２４】
スクリュ１８はスクリュ１６に噛み合っていて、スクリュ１６によって駆動される。
【００２５】
スクリュコンプレッサ１０はケーシング２０を有していて、このケーシング内に、スクリュコンプレッサ１０の主要な構成要素が収容されている。
【００２６】
ケーシング２０にはオイル２２が充填されている。
【００２７】
スクリュコンプレッサ１０のケーシング２０の空気入口側には入口管片２４が設けられている。この場合、入口管片２４は、この入口管片にエアフィルタ２６が配置されているように形成されている。さらに、空気入口管片２４には半径方向で空気入口２８が設けられている。
【００２８】
入口管片２４と、ケーシング２０に入口管片２４が取り付けられている個所との間の領域には、ばね荷重が加えられたバルブインサート３０が設けられており、この場合、軸方向シールとして構成されている。
【００２９】
このようなバルブインサート３０は逆止弁として機能する。
【００３０】
バルブインサート３０の下流には、空気を両スクリュ１６，１８に供給する空気供給通路３２が設けられている。
【００３１】
両スクリュ１６，１８の出口側には、上昇管路３６を備えた空気出口管３４が設けられている。
【００３２】
上昇管路３６の端部の領域には温度センサ３８が設けられており、この温度センサによってオイル温度を監視することができる。
【００３３】
さらに、空気出口領域には、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０が設けられている。
【００３４】
空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、（図１に示したような）組み付け状態で底面側の領域に、空気／オイル分離エレメント４２を有している。
【００３５】
さらに、空気／オイル分離エレメント４２の内部には、相応のフィルタスクリーンもしくは公知の濾過およびオイル分離装置４４が設けられているが、これについてはより詳しくは特記しない。
【００３６】
空気／オイル分離エレメントのためのホルダ４０は、組み付け状態および作動準備完了状態（すなわち図１に示したような状態）に関して中央上方領域に、空気出口開口４６を有しており、この空気出口開口は逆止弁４８および最低圧力弁５０に通じている。 逆止弁４８および最低圧力弁５０は、組み合わせられた１つの共通の弁として形成されてもよい。
【００３７】
逆止弁４８に続いて、空気出口５１が設けられている。
【００３８】
空気出口５１は、通常、相応に公知の圧縮空気消費器に接続されている。
【００３９】
空気／オイル分離エレメント４２内に存在する分離されたオイル２２を再びケーシング２０内に戻し案内するために、上昇管路５２が設けられていて、この上昇管路は、空気／オイル分離エレメント４２のためのホルダ４０から出発して、ケーシング２０内へ移行するところに、濾過および逆止弁５４を有している。
【００４０】
濾過および逆止弁５４の下流では、ケーシング孔内にノズル５６が設けられている。オイル戻し案内管路５８は、スクリュ１６またはスクリュ１８のほぼ真ん中の領域に戻されて、このスクリュに再びオイル２２を供給する。
【００４１】
組み付け状態にあるケーシング２０の底面領域には、オイル排出ねじ５９が設けられている。オイル排出ねじ５９を介して、相応のオイル排出開口が開かれ、この開口を介してオイル２２を排出することができる。
【００４２】
ケーシング２０の下方領域には、オイルフィルタ６２が取り付けられる付設部６０も設けられている。ケーシング２０内に配置されているオイルフィルタ入口通路６４を介して、オイル２２はまずは温度調整弁６６に案内される。
【００４３】
温度調整弁６６の代わりに、ケーシング２０内にあるオイル２２のオイル温度を監視することができ、かつ目標値へと調整することができる開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置が設けられてよい。
【００４４】
次いで温度調整弁６６の下流には、オイルフィルタ６２のオイル入口があり、このオイルフィルタは、中央の戻し案内管路６８を介してオイル２２を再び、スクリュ１８へと、またはスクリュ１６へと戻し案内するが、軸１４のオイル潤滑される軸受７０にも戻し案内する。軸受７０の領域にはノズル７２も設けられていて、このノズルはケーシング２０内で戻し案内管路６８に連通して設けられている。
【００４５】
クーラ７４は付設部６０に接続されている。
【００４６】
ケーシング２０の（組み付け状態に関して）上方領域には、ケーシング２０内の高すぎる圧力を減圧することができる安全弁７６が位置している。
【００４７】
最低圧力弁５０の手前に、放圧弁８０に通じるバイパス管路７８が位置している。空気供給通路３２との接続によって制御されるこの放圧弁８０を介して、空気入口２８の領域に空気を戻し案内することができる。この領域には、示されていない空気抜き弁およびノズル（供給管路の縮径部）が設けられていてよい。
【００４８】
さらに、ケーシング２０の外壁にほぼ管路３４の高さにオイルレベルセンサ８２を設けることができる。このオイルレベルセンサ８２は例えば、光学センサであってよく、センサ信号により、作動中に油面がオイルレベルセンサ８２の上方にあるかどうか、またはオイルレベルセンサ８２が露出していて、これにより油面が相応に低下しているかどうかを検知することができるように構成され、調整されている。
【００４９】
このような監視との関連で、相応のエラー報知または警告をシステムの使用者に発する、もしくは伝えるアラームユニットを設けることもできる。
【００５０】
図１に示されたスクリュコンプレッサ１０の機能は以下の通りである：
空気は、空気入口２８を介して供給され、逆止弁３０を介してスクリュ１６，１８に到り、ここで空気は圧縮される。５〜１６倍に圧縮された空気オイル混合物は、スクリュ１６，１８を出た後、出口管３４を通って上昇管路３６を介して上昇し、温度センサ３８へと直接吹き付けられる。
【００５１】
まだ部分的にオイル粒子を含む空気は、次いで、ホルダ４０を介して空気／オイル分離エレメント４２へと案内され、相応の最低圧力に達すると空気出口管路５１へと到る。
【００５２】
ケーシング２０内に存在するオイル２２は、オイルフィルタ６２を介して、かつ場合によっては熱交換器７４を介して作動温度に保持される。
【００５３】
冷却が不要な場合は、熱交換器７４は使用されず、オンにもされていない。
【００５４】
相応のスイッチオンは、温度調整弁６６を介して行われる。オイルフィルタ６２における浄化後、オイルは管路６８を介してスクリュ１８にまたはスクリュ１６に供給されるが、軸受７０にも供給される。スクリュ１６またはスクリュ１８には、戻し案内管路５２，５８を介してオイル２２が供給され、この場合、オイル２２の浄化は、空気／オイル分離エレメント４２内で行われる。
【００５５】
図示されていない電気モータのトルクは、軸１４を介してスクリュ１６に伝達され、このスクリュ１６はスクリュ１８に噛み合っており、この電気モータを介してスクリュコンプレッサ１０のスクリュ１６，１８は駆動される。
【００５６】
詳しくは図示されていない放圧弁８０に基づいて、作動準備状態で例えばスクリュ１６，１８の出口側に形成される高圧が、供給管路３２の領域で閉じ込められることがなく、特にコンプレッサの始動時に供給管路３２の領域には常に低い入口圧が、特に大気圧が存在していることが保証される。さもないと、コンプレッサの始動により最初に、駆動モータに過剰に負荷をかける極めて高い圧力がスクリュ１６，１８の出口側に発生してしまう恐れがある。
【００５７】
図２には、斜視図で図１に示したスクリュコンプレッサ１０のケーシングカバー２０ａが示されている。
【００５８】
このケーシングカバー２０ａは、空気出口管３４が取り付けられている出口を有している。
【００５９】
この場合、空気出口管３４は付設部３４ａを有しており、この付設部で空気出口管３４はケーシングカバー２０ａに接続されている。
【００６０】
空気出口管３４はさらに上昇管路３６を有している。
【００６１】
上昇管路３６はこの場合、円錐状に、すなわち端部側領域３６ａで、拡開している。
【００６２】
空気出口管３４はさらに、その付設部３４ａの領域にオイル戻し案内開口１００を有している。
【００６３】
この場合、オイル戻し案内開口１００は穴として形成されている。
【００６４】
オイル戻し案内開口１００は、空気出口管３４の内部をオイルパン２２ａに接続している。
【００６５】
円錐状の拡開部とオイル戻し案内開口１００とにより、空気出口管３４は全体としてオイル分離手段を有しており、このオイル分離手段は、スクリュコンプレッサ１０によって圧縮された空気がオイル分離装置に通される前に、最初のオイル分離のために働く。
【００６６】
この場合、オイルの分離は次のように行われる。すなわち、円錐状の拡開部と、これにより達成されるこの領域における流速の低下とに基づき、空気流中に存在するオイル粒子は、重力作用により落下して再び戻ることができ、空気出口管３４の内部において壁に結露し、次いでオイル戻し案内開口１００を通ってオイルパン２２ａへと戻るように流れることができる。
【００６７】
図３には、図２の空気出口管の斜視断面図が示されている。
【符号の説明】
【００６８】
１０  スクリュコンプレッサ
１２  取付けフランジ
１４  入力軸
１６  スクリュ
１８  スクリュ
２０  ケーシング
２０ａ  ケーシングカバー
２２ａ  オイルパン
２２  オイル
２４  入口管片
２６  エアフィルタ
２８  空気入口
３０  バルブインサート
３２  空気供給通路
３４  空気出口管
３４ａ  付設部
３６  上昇管路
３６ａ  端部側領域
３８  温度センサ
４０  空気／オイル分離エレメントのためのホルダ
４２  空気／オイル分離エレメント
４４  フィルタスクリーンもしくは公知の濾過もしくはオイル分離装置
４６  空気出口開口
４８  逆止弁
５０  最低圧力弁
５１  空気出口
５２  上昇管路
５４  濾過および逆止弁
５６  ノズル
５８  オイル戻し案内管路
５９  オイル排出ねじ
６０  付設部
６０ａ  外側リング
６０ｂ  内側リング
６２  オイルフィルタ
６４  オイルフィルタ入口通路
６６  温度調整弁
６８  戻し案内管路
７０  軸受
７２  ノズル
７６  安全弁
７８  バイパス管路
８０  放圧弁
８２  オイルレベルセンサ
１００  オイル戻し案内開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2019529804.tif 000007
2019529804.tif 000008
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